El futuro de las comunicaciones también se prueba en Leganés. En NEXTONIC, el laboratorio de innovación de IMDEA Networks y Telefónica anteriormente conocido como 5TONIC, empresas e investigadores experimentan con tecnologías que todavía buscan su sitio fuera del laboratorio. Ignacio Berberana, ingeniero de investigación sénior de IMDEA Networks, actúa como interlocutor técnico con los miembros del laboratorio y las actividades que desarrollan.
El laboratorio de IMDEA Networks ha participado en el proyecto MadQuantum, junto a otras entidades, para investigar la red 6G y las comunicaciones cuánticas; es decir, en lo que se espera que sea el futuro de las telecomunicaciones tanto comerciales como especializadas. Para trabajar en ello se ha creado una red en la Comunidad de Madrid que conecta alrededor de diez «usuarios» donde hacer pruebas para mejorar las infraestructuras antes de su lanzamiento comercial.
En esta entrevista con Leganés Activo explica por qué el salto hacia el 6G va más allá de tener un móvil más rápido, qué necesita una fábrica para prescindir de los cables y cómo trabajan con la Universidad Carlos III de Madrid para gestionar redes de comunicaciones cuánticas
P. ¿Por qué necesitamos otra generación de comunicaciones?
R. Es una buena pregunta, porque mucha gente no percibe esa necesidad pero las empresas sí. Desde el punto de vista de los usuarios, a lo bueno nos acostumbramos rápidamente. Nadie va a renunciar a mejores prestaciones y más capacidad. Lo vamos a pedir y, además, vamos a pedir que nos lo den más barato.
Hay varios problemas que se juntan. Queremos integrar las redes terrestres con las de satélites y drones, que cada vez hay más. Seguimos intentando avanzar en las aplicaciones industriales y hay una parte de seguridad que será necesario actualizar para estar preparados para un futuro en el que haya computación cuántica efectiva.
Además, nos estamos quedando sin el espectro radioeléctrico que normalmente se utiliza para las comunicaciones móviles. Tenemos que ir a frecuencias más altas y buscar soluciones para utilizarlas adecuadamente.
P. ¿Qué dificultad tiene utilizar frecuencias más altas?
R. Las frecuencias bajas tienen la ventaja de que penetran más y permiten cubrir una zona muy amplia, pero necesitan antenas más grandes. En frecuencias altas las antenas son más pequeñas, pero la propagación es peor y resulta más complicado atravesar obstáculos.
Necesitamos que los componentes sean suficientemente pequeños para tenerlos en un teléfono que no sea un «zapatófono», pero también que no haga falta un despliegue muy denso porque la señal no llegue lejos. Ya estamos utilizando bandas milimétricas con el 5G, pero tenemos que adaptar el estándar a sus características para aprovecharlas mejor.
P. ¿La idea es que el móvil pueda conectarse directamente a un satélite cuando no tenga cobertura?
R. Se quiere que el satélite esté integrado dentro de la propia red móvil. En el momento en que no tengas cobertura con la red convencional, puedas saltar al satélite y viceversa.
P. ¿Qué diferencia hay entre lo que necesita un usuario normal y lo que necesita una fábrica?
R. El 5G permite comunicaciones con una latencia [retardo] muy baja. No la necesitamos cuando estamos simplemente utilizando nuestro móvil, pero sí, por ejemplo, para conectar una máquina dentro de una fábrica. También necesitamos una fiabilidad muy alta.
Estas características no se soportan en toda la red, porque sería inviable: sería muy caro y requeriría muchos recursos. Pero se pueden ofrecer en los entornos donde alguien está dispuesto a pagar por ellas. Competir con una fibra en capacidad es muy complicado: las prioridades son seguridad, estabilidad y prestaciones.
P. ¿En qué aplicaciones concretas habéis trabajado?
R. Todos aquellos entornos donde desplegar fibras o cables pueda ser costoso o limitar los movimientos. Hemos trabajado en robots autónomos que se mueven dentro de una fábrica. Antes las cadenas de fabricación eran muy estáticas: entraban las piezas por un lado y al final salía el coche y no se modificaba durante años. Ahora se necesita mucha más flexibilidad. Si puedes dar con una solución inalámbrica la misma calidad que ofrecen los cables, ganas mucho. Pero tienes que garantizar que cumple los requisitos de la fábrica.
Además, en 2021 trabajamos con barcos no tripulados. Montas una cámara dentro del barco y la conectas con un piloto que está en la orilla. Él dirige la maniobra con la información de la cámara y de los sensores.
Todos estos ejemplos tienen una característica común: las alternativas son muy caras. Una infraestructura inalámbrica puede aportar ventajas respecto a los cables o a soluciones propietarias, siempre que garantice las prestaciones necesarias.
P. Ahora con MadQuantum habéis trabajado con las comunicaciones cuánticas, ¿en qué mejoran la seguridad?
R. Tradicionalmente, para transmitir información de forma segura utilizabas una clave que conocían el transmisor y el receptor: uno la empleaba para cifrar y el otro para descifrar.
Cuando apareció internet, coordinar esas claves entre mucha gente resultaba complicado. El cifrado con clave pública permite que alguien publique una clave que cualquiera puede utilizar para enviarle información de forma segura, sin que conocer esa clave baste para descifrar el mensaje. El problema es que un ordenador cuántico adecuado podría resolver mucho más rápido algunos de los cálculos en los que se basa ese cifrado.
P. Si esos ordenadores todavía no pueden hacerlo, ¿por qué preocuparse ahora?
R. Lo que se teme es que haya actores grabando información para descifrarla cuando tengan un ordenador cuántico capaz de hacerlo. Hay información que seguirá siendo relevante dentro de diez años. Por eso, utilizando fotones y siguiendo un determinado protocolo con estas comunicaciones, puedes detectar si están intentando captar esa información porque los fotones cambian.
De momento, las comunicaciones cuánticas no se pueden usar para transmitir grandes volúmenes de información. Se utilizan para cantidades pequeñas, como las claves. En el futuro también podrían servir para conectar procesadores u ordenadores cuánticos.
P. ¿Qué limita su despliegue?
R. La distancia y el coste de los equipos. En términos prácticos, con los equipos actuales hablamos de enlaces de unos cien o ciento cincuenta kilómetros. Si en la misma fibra transmites información convencional y cuántica, la distancia puede reducirse por las interferencias.
Para hacer una red entre Madrid y Barcelona tienes que hacerlo por tramos e instalar equipos de distribución de claves cuánticas, los QKD. Como son muy caros, el coste es importante. Pero en un banco, en salud o en comunicaciones militares puede tener sentido, porque la información que hay que proteger es muy sensible.
P. Para eso se ha trabajado en un cifrado poscuántico…
R. Eso es. Se están diseñando algoritmos de cifrado para que un ordenador cuántico no pueda descifrarlos tan rápidamente. Se trata de conseguir que el intercambio de información sea lo más seguro posible.
P. ¿Qué habéis desarrollado en MadQuantum?
R. Una de las líneas de trabajo es el plano de control de una red de comunicaciones cuánticas. Cuando hay varios saltos, necesitas coordinar los equipos para ir de un extremo a otro y gestionar cómo se cifra la información. Dentro de MADQuantum-CM hemos creado un banco de pruebas en nuestro centro de datos. Tenemos dos enlaces cuánticos físicos y equipos que son gemelos digitales de otros enlaces. Con eso podemos generar una red de múltiples saltos y definir cómo se controla, se coordina y se gestiona.
No es una red cien por cien real, porque no es tan sencillo, pero sí muy realista. Además, tiene mucha más flexibilidad: la red MadQCI está formada por los nodos que la componen; esta red emulada la puedes definir como quieras.
P. ¿Cómo explicarías ese plano de control a alguien que no sabe de redes?
R. Podemos tener la conectividad necesaria para que haya múltiples agentes conectados, pero también necesitamos algo que los coordine y permita establecer las conexiones entre un punto y otro. Eso ocurre en todas las redes de comunicaciones.
En casa necesitas un router para conectarte a internet. Aquí necesitamos funciones de control que permitan conectar un extremo con otro de una forma segura y eficiente. Como es una red nueva, es algo que todavía hay que definir. En eso estamos trabajando.
P. ¿Llegaremos a tener comunicaciones cuánticas en casa?
R. No vamos a tener cifrado cuántico en nuestra casa, pero sí puede utilizarse en determinados tramos críticos de las redes. A medida que las economías de escala hagan bajar el coste de los equipos, se podrá ir extendiendo.
Además, aquí podemos combinar ese trabajo con el 6G, donde necesitaremos comunicaciones seguras y probablemente protección cuántica en determinados tramos. En banca, salud y comunicaciones militares son tecnologías que van a estar presentes.
